Овсищер П.И., Голованов Ю.В. Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. П.И.Овсищера (1988) (1092054), страница 31
Текст из файла (страница 31)
7Л, Вариант блока разъемной конструкции Рис. 7.2. Вариант блока книжной конструкции РЭА ек элементов НК (рамки, ребра жесткости и т. д.), элементов крепления (приливы, кронштейны, шарниры, бобышки и т. д.), элементов конструкции корпуса блока и элементов крепления блоков в стойке, шкафу и т. д. По климатическим требованиям условия эксплуатации оказывают влияние на вариант исполнения корпуса блока: герметичный, негерметнчный. Повышение требований по механическим и климатическим воздействиям на аппаратуру приводит к увеличению вспомогательного объема блока„что в свою очередь влечет за собой увеличение полного объема блока.
Следующим основным фактором, влияющим на габариты блоков, является применяемая элементная база и число элементов, размещаемых в блоке. При разработке современной аппаратуры широко используются достижения в области микроэлектроники. Широкая гамма разработанных и серийно выпускаемых ИС различной степени интеграции в сочетании с МСБ позволяют даисе при значительном увеличении числа элементов в принципиальной электрической схеме блоков сокращать их габариты, что достигается повышением плотности упаковки элементов.
Дальнейшее увеличение степени интеграции ИС и МСБ, использование новых физических принципов функционирования, достижения в области пленочной и полупроводниковой электроники, оптоэлектроники, акустоэлектроники и в других разделах физики твердого тела позволяют создавать совершенную по своим тактико-техническим н экономическим характеристикам микроэлектронную аппаратуру. Элементы электрических соединений в блоках влияют на размеры зон электрической коммутации, которые разделяются на внутриблочные и межблочные.
Внутриблочная зона образуется (7.2) элементами электрической коммутации между ячейками внутри блока, межблочная — элементами электрической коммутации между блоками в шкафу, стойке, пульте и т. д., с учетом объемов, занимаемых частью межблочных электрических соединителей, входящих в полный объем блоков. Межблочные электрические соединения могут осуществляться: жгутовыми соединениями с помощью объемных проводов, разъемами, соединителями и гибкими шлейфами илн гибкими кабелями и коммутационной печатной платой. Электрические соединители в ячейках занимают в блоках зону, равную 25 — 35 мм, что увеличивает одну нз сторон блока в зависимости от выбранного варианта компоновки.
Жгутовые соединения, гибкие печатные и коммутационные платы увеличивают габариты корпуса блока па 15 — 20 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Для обеспечения в блоках РЭА нормального теплового режима применяются различные системы охлаждения в зависимости от температуры окружающей среды, максимально допустимой температуры ЭРЭ, варианта исполнения корпуса блока (герметичный, негерметичный) и варианта конструкции и компоновки ячеек в блоке.
Воздушная система охлаждения при естественной конвекции вызывает необходимость выполнения зазоров между ячейками 6— 8 мм для обеспечения нормального теплового режима внутри блока. Воздушная система охлаждения с принудительным охлаждением позволяет уменьшить зазоры между ячейками до 2 мм, однако вызывает увеличение объема блока на 1Π— 157з за счет установки вентилятора или воздуховодов.
В сочетании с перечисленными системами охлаждения применяются кондуктивные теплостоки, т. е. вводятся радиаторы, тепло- отводящие шины, тепловые трубки, оребренне корпусов блоков и т. д., что также увеличивает габариты блоков (на 20 — 25$) и влияет на размеры их НК. Метод изготовления элементов НК блоков (штамповка, литье, прессование, механическая обработка) влияет на ах габариты. Особое внимание следует обратить на габариты блоков и конструктивное исполнение вариантов компоновки ячеек и зоны внутриблочной электрической коммутации в полезном объеме блока (рис. 7.3).
Как видно из рисунка, полезный объем блока можно условно представить в виде двух объемов: объема г'ь занимаемого функциональными ячейками, и объема рм занимаемого под элементы электрического соединения и их электрический монтаж. Для рассматриваемых вариантов 7 и П компоновки эти объеемы можно выразить следующим образом: и,=7.н(в в„); р,=7нв„; (7.1) для вариантов П1 и Ю: р, =7.
(и и„) в, р,=7.н„в, для вариантов Ь' и И: Р,=(7. 7.„)НВ; и,=7.„. НВ. (7,3) Рнс. 7.3. Схема компоновки блоков: Ц Н,  — ЛЛаиа. ВЫСОта И ШИРИиа бЛОКа; 1л, Н„, Ва — Шоти бЛОНа, ВааниаСМЫЕ аЛЕМЕН- тами внутрнблочного алентричесного сселинители гнаммутаннн) Из рассмотрения формул (7Л) — (7.3) видно,' что наиболее рационально использовать варианты компоновки 11 и Р1 и наименее рационально варианты 1, П, поскольку в блоках РЭА, как правило, Х.) Н; 1. ) В; 1!) В.
(7 4) Отсюда получаем следующие неравенства: 1гр,р1 - )пп,т ) уг,п . )гу,п )ггп.тк 1гу,р1 1 1 1 ' 2 г 2 (7.5) Однако практика конструирования блоков РЭА показала, что варианты компоновки !! и Л не применяются, так как имеют очень плохие условия как для естественной конвекции, так и при принудительном охлаждении из-за перекрытия зоны прохождения потока воздуха внутри блока. Варианты компоновки 1 и 10 позволяют установить значительно большее число ячеек по сравнению с вариантами 1Р, К С учетом условия (7.4) это следует из неравенства 1.!Ь„) В!й„, (7,6) где Йа — шаг установки ячеек.
При рассмотрении вариантов компоновки, 1, 1!1 — *у' следуетотметить, что для книжных конструкций предпочтительнее варианты И и К так как данные конструкции должны иметь относительно небольшое число печатных плат (ячеек) по сравнению с разъемными конструкциями, что связано с невозможностью получения достаточного раскрыва ячеек.
При естественной конвекции для блоков разъемной конструкции применяют вариант компоновки !1!. При необходимости использования принудительного охлаж- дения в разъемных конструкциях применяется вариант компоновки !. При естественной конвекции в книжных конструкциях используются варианты компоновки 7У и Р. Эти варианты могут быть использованы и при необходимости принудительного охлаждения с условием установки вентилятора на заднюю илн лицевую панель блока для варианта !'г' и при обеспечении воздушного потока ,снизу для варианта г", Как отмечалось ранее, на выбор варианта компоновки оказывает влияние необходимое число выходных контактов с печатной платы ячейки, С этой точки зрения для разъемной конструкции предпочтительным является вариант компоновки ! и для книжной конструкции вариант компоновки !Р.
Но, как видно из условий (7.5) н (7,6), при использовании вариантов компоновки ! и 7У уменьшается полезный объем, поэтому на данном этапе проектирования блоков РЭА следует идти на компромисс. Следующим фактором, влияющим на выбор варианта компоновки блока, является соотношение его линейных размеров: длины, ширины и высоты. В качестве примера можно указать, что книжные конструкции, выполненные по варианту компоновки $', имеют максимальную плотность компоновки элементов в блоке, но в этом варианте недостаточно рациональное соотношение сторон печатной платы ячейки приводит к определенным трудностям при проектировании печатного монтажа.
Поэтому печатные проводники на плате становятся длинными, что ведет к увеличению паразитных емкостей и шага установки ИС на печатной плате по сравнению с вариантом компоновки !)!. Минимальная ширина блоков книжных конструкций должна быть не более 120 мм. Для блоков разъемных конструкций минимальные размеры высоты и ширины блоков должны быть: для варианта компоновки 7: Н ы) .= ~180 мм; В ы)120 мм; для варианта компоновки 777; Н ы~ ~180 мм; В;„)180 мм. Таким образом, все рассмотренные факторы так илн иначе влияют на выбор варианта конструкции блоков и соответственно на его габариты.
И правильность выбранной конструкции в процессе эскизной проработки должна определяться комплексом абсолютных (объем, масса блока, надежность и т. д.) и относительных (коэффициент использования полезной площади, объема, массы и т. п.) конструктивных показателей, а также коэффициента плотности упаковки.
Методика расчета таких показателей рассмотрена в [21. Как уже отмечалось, конструкции ячеек, рассмотренные в гл. 6, предусматривают возможность установки их в различных видах аппаратуры, обеспечивая при этом необходимое требование по габаритным, установочным и присоединительным размерам, а также по условиям эксплуатации. Выполнение требований„предъявляемых к блокам в отношении их конструктивного исполнения, габаритов и других параметров, учитывающих внешние воздействия (климатические, механические и др.), обеспечивает возможности Б т ««» создания аппаратуры с межви- т т довой унификацией на уровне блоков. Существуют все основ«тидисоилииия ные предпосылки для создания конструкций, отвечающих трс- гииидизиеР кации на уровне блоков для Гии лиистлиуииии ~ б л з у Е «ири сьоии различных видов аппаратуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
